Autophagie Cellulaire Part 1

Définition : lʼautophagie est une voie majeure du catabolisme lysosomale qui
permet la dégradation des macromolécules et des organites cellulaires.
Lʼautophagie est un mécanisme dʼadaptation cellulaire induit par différents stimulus et
notamment par la carence nutritionnelle dʼun milieu dans lequel se développe la cellule,
cʼest une adaptation cellulaire à un stress métabolique dans des conditions nutritionnelles
et environnementales non optimale.
Comment cela se passe ?
Lʼautophagie cellulaire commence dans le cytoplasme avec la formation dʼune membrane
quʼon appelle phagophore, elle aurait pour origine un détachement membranaire issu soit :
- Réticulum endoplasmique
- Mitochondrie
Lʼhypothèse la plus avancée avec les connaissances actuelles seraient plus en faveur du
REG .

Développement de lʼautophagosome :
1) Allongement de la membrane du phagophore
2) Expansion et recourbement pour empaqueter des macromolécules voire des organites
3) Formation dʼune vacuole contenant des macroélements à dégrader = Autophagosome
4) Lʼautophagosome formé a 2 possibilités :
- Fusion avec le Lysosome
- Fusion avec lʼendosome précoce ---> endosome tardif ---> Lysosome
5) Le Lysosome fournit les enzymes et les protéines qui vont être responsable de la
dégradation des différents éléments macromoléculaires contenus dans
lʼautophagosome
6) Dégradation des macromolécules en sous-unités élémentaires (Aa, AG, glycérol )
réutilisable dans le catabolisme énergétique (synthèse dʼATP ) ou lʼanabolisme
protéique cellulaire
Lʼautophagie sʼeffectue en 2 étapes majeures :
- Séquestration du matériel cellulaire à dégrader avec en parallèle
formation de la membrane
- Fusion de lʼautophagosome précoce avec un lysosome directement
ou un endosome précoce ---> lysosome indirectement

MET ( microscopie électronique à Transmission )
Au niveau moléculaire, les processus dʼautophagie impliquent des protéines et donc
nécessairement des gènes qui codent pour elle que lʼon appelle ATG
( pour autophagy gene ) :
A lʼheure actuelle 33 gènes de la familles ATG ont été identifiés, tous ces gènes se sont
révélés après études être très conservés au cours de lʼévolution dans leur séquence au
sein des différentes espèces capable dʼautophagie.
Ces gènes sont à priori tous impliqués soit dans la régulation de lʼautophagie, soit dans la
formation des autophagosomes ou dans leur maturation ( allongement, fermeture, fusion
lysosomiale ...).
Les principaux acteurs de la formation de lʼautophagosome :

3 complexes majeures interviennent successivement dans la formation de
lʼautophagosome :
1) PI3K(kinase) et une protéine de la famille ATG = ATG 6 chez la levure , chez les
mammifères cette protéine similaire porte le nom de Bécline 1
2) Deux protéines liées de façon covalente qui sont 2 protéines de la famille ATG
( ATG 5 & 12 )
3) Complexe qui lie de façon covalente, une protéine de la famille ATG8 ( LC3 chez les
mammifères) à un lipide membranaire la Phosphoéthanolamine (PE) = phospholipides
de membrane
Chacun des ces complexes interviennent à différentes étapes clés de la formation de
lʼautophagosome - Comment interagissent ces différents complexe ? :
1) Complexe 1 - intervient en sʼassociant avec lʼébauche de membrane du phagophore et
permet la formation au niveau de la membrane de phosphatidyl-inositol 3P*
2) La présence du PI3P* au niveau de lʼébauche membranaire du phagophore permet de
recruter successivement - Le complexe 2 ( ATG5/12) puis dans un second temps le
complexe 3 ( ATG8 = LC3 )qui va se lier à la phosphatidyl-éthanolamine
3) Ces complexes associés vont permettre le recrutement actif de phospholipides
intracellulaires pour allonger et former une plus longue membrane pour
lʼautophagosome
4) Dans un second temps ces complexes (comme des protéines chaperonnes) vont
permettre lʼincurvation de la membrane de lʼautophagosome
5) Et enfin fermer cette «vacuole dʼautophagie» pour former définitivement
lʼautophagosome qui finira par fusionner avec un lysosome pour entamer la dégradation
des macromolécules contenues dedans
Toutes les protéines qui sont impliquées dans la formation de lʼautophagosome ne sont
associées à la membrane que transitoirement, elles sʼen détachent dès que
lʼautophagosome est formé.
Attention : La seule protéine qui reste liée à la membrane de lʼautophagosome
définitivement formée est la protéine LC3 ( ou ATG6 ) associée à la phosphatidyl
éthanolamine.
On utilise les propriétés de la protéine LC3 comme un marqueur des autophagosomes
pour les recherches expérimentales.
Les inducteurs de lʼautophagie ( Cf Image page 1 ) :
- Aggrégats protéiques dans les cellules
- présence dʼagents pathogènes infectieux ( Virus, Bactéries )
- Traitement anti-cancéreux
- Stress métabolique intense ( carence en facteurs de croissance / hypoxie / carence
nutritionnelle )